CN104980733A - 一种裸眼3d显示器的串扰测试方法及其测试图像 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裸眼3D显示器的串扰测试方法及其测试图像。本发明的测试图像包括串扰图像和被串扰图像，将测试图像作为视差图像生成合成图像输出显示到2D显示屏上，光栅设置在2D显示屏前，在最佳观看距离处，依次对比每组串扰图像和被串扰图像的亮度差，选出亮度值相差最小的一组的行列坐标，即为待测的裸眼3D显示器的串扰等级；本发明仅需要准备两幅测试用的视差图像，即可对比评测出不同裸眼3D显示器的串扰程度。相比于普通的串扰测试方法，本发明的测试方法对测试环境没有严格要求，也无需使用亮度计、平移台等精密设备，并且也省略了后期的数据处理工作，在很大程度上简化了测试过程。

Description

一种裸眼3D显示器的串扰测试方法及其测试图像

技术领域

本发明涉及裸眼3D显示技术，尤其涉及一种裸眼3D显示器的串扰测试方法及其测试图像。

背景技术

人们在观看自然物体时，既可以感知物体的形状，同时也可以感知物体远离自己的距离及物体的相对位置关系，能够显示这种完整的物体空间信息的显示器被称为3D显示器。随着社会的发展和科技的进步，各种3D显示技术已经渐渐发展起来。

裸眼3D显示器是不需要辅助设备(如佩戴红蓝、偏振、快门眼镜或者液晶头盔等)的一种显示技术，它在航空航天、军事、医学、广告设计和娱乐互动等领域均有广泛的应用背景。裸眼3D显示器包括2D显示屏和光栅，光栅采用狭缝光栅或者柱透镜光栅；将同一场景所获得的多幅稍有差异的图像称为视差图像，将视差图像的子像素(2D显示屏中一个完整像素包括红R绿G蓝B色散子像素组成)按照光栅的光学结构，以一定规律排列生成合成图像，将合成图像显示在2D显示屏上，由于狭缝光栅的遮挡作用或柱透镜光栅的折射作用，观看者的左右眼看到的图像信息来自不同的视差图像，经过大脑融合产生具有立体效果的立体图像。

在生成合成图像的过程中，对于每个视点的视图，在融合生成一幅立体图像时，并非所有像素都对融合后的立体图像有贡献，图像融合处理只选取了每个视点视图中的一部分信息，并将其提取出来，最后融合成一幅立体图像。但是，由于光栅式裸眼3D显示器自身的缺陷，往往不能使视差图像的光线在空间中完全分离开，从而导致不同视差图像的光线在空间中存在不同程度的串扰，严重影响裸眼3D显示器的立体显示效果。

串扰可以通过对裸眼3D显示器的所有视点亮度进行测试分析得到，但是这种方法非常繁琐，并且对操作环境有一定的限制，目前尚无一种快速的对裸眼3D显示器的串扰测试方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种快速的裸眼3D显示器的串扰测试方法及其测试图像。

本发明的一个目的在于提供一种裸眼3D显示器的串扰测试方法。

本发明的裸眼3D显示器的串扰测试方法，包括以下步骤：

1)制作测试图像：

测试图像包括串扰图像和被串扰图像，串扰图像和被串扰图像为图形互补的灰度图像，且均由M行N列二维排列的多组小图像组成，小图像在水平方向上间距相等，在竖直方向上间距也相等，小图像为矩形，每组小图像又由中心图形和周围图形组成，其中，M和N均为自然数；

小图像的分辨率为M₀×N₀，裸眼3D显示器的2D显示屏的分辨率为M_2D×N_2D，则有M₀＝M_2D/M，N₀＝N_2D/N；

在串扰图像的每组小图像中，各组小图像均相同，并且中心图形的灰度低于周围图形的灰度，其中，中心图形可以为正方形、圆形、菱形、五角星等不同形状；

在被串扰图像的每组小图像中，中心图形的灰度高于周围图形的灰度，并且各组小图像的中心图形的灰度均相等，各组小图像的周围图形的灰度依次成梯度等差变化；

被串扰图像中每组小图像的中心图形的灰度与串扰图像的每组小图像的周围图形的灰度相等；

2)生成合成图像并显示：

以测试图像作为视差图像生成合成图像，将合成图像输出显示到待测的裸眼3D显示器的2D显示屏上；

3)在最佳观看距离处选出串扰等级：

在最佳观看距离处，平行于2D显示屏水平移动，测量合成图像的亮度，利用2D显示屏前方的光栅分光作用，使得串扰图像和被串扰图像的光线朝不同的方向传播，从而在空间中分离开来，当串扰图像的中心图形的亮度最亮时，对比此时串扰图像的中心图形与被串扰图像的周围图形之间的亮度差，依次对比每组串扰图像和被串扰图像的亮度差，选出亮度值相差最小的一组，亮度差最小的小图像的行列坐标即为待测的裸眼3D显示器的串扰等级。

其中，在步骤2)中，以测试图像作为视差图像生成合成图像，具体包括以下步骤：

a)确定2D显示屏上给定的子像素应该取自哪副视差图像，坐标为(k,l)的子像素对应的视点数Q(k,l)由下式计算：

$Q(k,l)=\frac{(k+k_{\mathrm{off}}-3l\tan \mathrm{\α})\mathrm{mod}X}{X}K---\left(1\right)$

其中，X为一个光栅周期在水平方向上覆盖子像素的个数、α为光栅相对于2D显示屏竖直方向的倾斜角度、K为进行生成合成图像的视差图像的副数，从而视差图像包括串扰图像和被串扰图像两幅图像，k_off表示2D显示屏左上边缘与光栅单元边缘点的水平位移量，mod为取余操作，Q(k,l)的数值应保持非整性，不能对其进行四省五入取整；

b)利用加权求和思想，结合得到的坐标为(k,l)的子像素对应的视点数Q(k,l)，对合成图像上的所有子像素的灰度值进行赋值，这里取两幅视差图像的线性加权求和值作为坐标为(k,l)的子像素的灰度值R(k,l)，公式如下：

R(k,l)＝I(k,l,i)×ξ_i+I(k,l,i+1)×ξ_i+1  (2)

其中，R为合成图像中图像坐标位置为(k,l)的子像素灰度值，I(k,l，i)为第i副视差图像在(k,l)位置的灰度值，i代表第i幅视差图像，i＝1或2，ξ为相应视差图像的权重系数，且有以下关系式成立：

$\left\{\begin{array}{c}i=\mathrm{floor}\left(Q\right)\\ {\mathrm{\ξ}}_i=i+1-Q\\ {\mathrm{\ξ}}_{i+1}=Q-i\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，floor()表示下取整操作，上式给出了第i幅视差图像和第i+1幅视差图像分别贡献给子像素灰度值的权重系数；

c)根据上式(2)计算出2D显示屏上的每个子像素的灰度值应该取自哪副视差图像相应坐标位置的灰度值生成合成图像。

本发明的另一个目的在于提供一种测试裸眼3D显示器串扰的测试图像。

本发明的测试裸眼3D显示器串扰的测试图像包括：测试图像包括串扰图像和被串扰图像，串扰图像和被串扰图像为图形互补的灰度图像，且均由M行N列二维排列的多组小图像组成，小图像为矩形，每组小图像又由中心图形和周围图形组成；在串扰图像的每组小图像中，各组小图像均相同，并且中心图形的灰度低于周围图形的灰度；在被串扰图像的每组小图像中，中心图形的灰度高于周围图形的灰度，并且各组小图像的中心图形的灰度均相等，各组小图像的周围图形的灰度依次成梯度变化；被串扰图像中每组小图像的中心图形的灰度与串扰图像的每组小图像的周围图形的灰度相等，其中，M和N均为自然数。

小图像的分辨率为M₀×N₀，裸眼3D显示器的2D显示屏的分辨率为M_2D×N_2D，则有M₀＝M_2D/M，N₀＝N_2D/N。

中心图形可以为正方形、圆形、菱形、五角星等不同形状。被串扰图像中，各组小图像的周围图形的灰度，由左至右由上至下沿Z字型依次等差变大或变小，其中，相邻两幅图像间的灰度差相等。

本发明的优点：

本发明的测试图像包括串扰图像和被串扰图像，将测试图像作为视差图像生成合成图像输出显示到2D显示屏上，光栅设置在2D显示屏前，在最佳观看距离处，依次对比每组串扰图像和被串扰图像的亮度差，选出亮度值相差最小的一组行列坐标，即为待测的裸眼3D显示器的串扰等级；本发明仅需要准备两幅测试用的视差图像，即可对比评测出不同裸眼3D显示器的串扰程度。相比于普通的串扰测试方法，本发明的测试方法对测试环境没有严格要求，也无需使用亮度计、平移台等精密设备，并且也省略了后期的数据处理工作，在很大程度上简化了测试过程。

附图说明

图1为本发明的测试裸眼3D显示器串扰的测试图像的实施例一的示意图，其中，(a)为串扰图像，(b)为被串扰图像；

图2为本发明的测试裸眼3D显示器串扰的测试图像的实施例二的示意图，其中，(a)为串扰图像，(b)为被串扰图像；

图3为本发明的裸眼3D显示器的串扰测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例一

如图1(a)所示，本实施例中，串扰图像由6行6列36组小图像组成，每组小图像中，中心图形为正方形，中心图形的灰度值为0，周围图形的灰度值为255。如图1(b)所示，被串扰图像与图1(b)中的串扰图像为图形互补的灰度图像，相对应也包括36组小图像，这里为了便于区分串扰等级，将行记为“A、B...F”，将列记为“1、2...6”，若对比发现第二行第三列的串扰图像的中心图形和被串扰图像的周围图形的亮度最接近，则该待测裸眼3D显示器的串扰等级为“B-3”。被串扰图像中每组小图像的周围图形的灰度值依次成梯度变化，在本实施例中，灰度值从左上角向右下角呈递减变化，灰度值从“A-1”的255沿横向一直递减到“A-6”的230，每个图像的灰度值递减5个单位，然后再到“B-1”的225，按照规律一直到最后的“F-6”的灰度值为80。

以测试图像作为视差图像生成合成图像，视差图像包括串扰图像和被串扰图像两张图像，生成的合成图像与串扰图像和被串扰图像具有相同组数和排列的小图像。

当在最佳观看距离处测量合成图像的某一组小图像时，通过左右水平移动，可以发现该组中的串扰图像的中心图形亮度值会由暗变亮，或者由亮变暗，通过仔细观察找到中心图形的亮度最亮的位置，该位置也就是被串扰图像在空间中的最佳视点位置，保持测量位置不动，仔细对比该组串扰图像的中心图形与被串扰图像的周围图形的亮度值，若中心图形比周围图形暗，则说明该组周围图形的灰度值高于中心图形所造成的串扰，这种情况下应该往右下方对比其他组的亮度值，直到找到中心图形与周围图形的亮度最接近的一组，即为该待测裸眼3D显示器的串扰等级。

实施例二

如图2(a)所示，本实施例中，串扰图像中每组小图像的中心图形为五角星，中心图形的灰度值为0，周围图形的灰度值为255。如图2(b)所示，被串扰图像与图2(a)为互补的灰度图形，即中心图形也为与图2(a)同样大小尺寸的五角星，但是中心图形的灰度值为255，而周围图形的灰度值呈递减变化。

如图3所示，本发明的裸眼3D显示器的串扰测试方法包括：首先制作串扰图像和被串扰图像；然后将一张串扰图像和一张被串扰图像生成合成图像输出显示到待测的待测量的裸眼3D显示器的2D显示屏中；最后在最佳观看距离处，平行于显示屏水平移动，测量合成图像通过光栅后的亮度，当串扰图像的中心图形的亮度最亮时，对比此时的串扰图像与被串扰图像的亮度差，依次对比每组串扰图像和被串扰图像的亮度差，选出亮度值相差最小的一组，亮度差最小的小图像的行列坐标即为待测的裸眼3D显示器的串扰等级。

最后需要注意的是，公布实施方式的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (7)

1.一种裸眼3D显示器的串扰测试方法，其特征在于，所述串扰测试方法包括以下步骤：

1)制作测试图像：

测试图像包括串扰图像和被串扰图像，串扰图像和被串扰图像为图形互补的灰度图像，且均由M行N列二维排列的多组小图像组成，小图像在水平方向上间距相等，在竖直方向上间距也相等，小图像为矩形，每组小图像又由中心图形和周围图形组成，其中，M和N均为自然数；

小图像的分辨率为M₀×N₀，裸眼3D显示器的2D显示屏的分辨率为M_2D×N_2D，则有M₀＝M_2D/M，N₀＝N_2D/N；

在串扰图像的每组小图像中，各组小图像均相同，并且中心图形的灰度低于周围图形的灰度；

在被串扰图像的每组小图像中，中心图形的灰度高于周围图形的灰度，并且各组小图像的中心图形的灰度均相等，各组小图像的周围图形的灰度依次成梯度等差变化；被串扰图像中每组小图像的中心图形的灰度与串扰图像的每组小图像的周围图形的灰度相等；

2)生成合成图像并显示：

以测试图像作为视差图像生成合成图像，将合成图像输出显示到待测的裸眼3D显示器的2D显示屏上；

3)在最佳观看距离处选出串扰等级：

在最佳观看距离处，平行于2D显示屏水平移动，测量合成图像的亮度，利用2D显示屏前方的光栅分光作用，使得串扰图像和被串扰图像的光线朝不同的方向传播，从而在空间中分离开来，当串扰图像的中心图形的亮度最亮时，对比此时串扰图像的中心图形与被串扰图像的周围图形之间的亮度差，依次对比每组串扰图像和被串扰图像的亮度差，选出亮度值相差最小的一组，亮度差最小的小图像的行列坐标即为待测的裸眼3D显示器的串扰等级。

2.如权利要求1所述的串扰测试方法，其特征在于，在步骤1)中，所述中心图形为正方形、圆形、菱形和五角星中的一种。

3.如权利要求1所述的串扰测试方法，其特征在于，所述被串扰图像中，各组小图像的周围图形的灰度，由左至右由上至下沿Z字型依次等差变大或变小，其中，相邻两幅图像间的灰度差均相等。

4.一种测试裸眼3D显示器串扰的测试图像，其特征在于，所述测试图像包括：测试图像包括串扰图像和被串扰图像，串扰图像和被串扰图像为图形互补的灰度图像，且均由M行N列二维排列的多组小图像组成，小图像为矩形，每组小图像又由中心图形和周围图形组成；在串扰图像的每组小图像中，各组小图像均相同，并且中心图形的灰度低于周围图形的灰度；在被串扰图像的每组小图像中，中心图形的灰度高于周围图形的灰度，并且各组小图像的中心图形的灰度均相等，各组小图像的周围图形的灰度依次成梯度变化；被串扰图像中每组小图像的中心图形的灰度与串扰图像的每组小图像的周围图形的灰度相等，其中，M和N均为自然数。

5.如权利要求4所述的测试图像，其特征在于，所述小图像的分辨率为M₀×N₀，裸眼3D显示器的2D显示屏的分辨率为M_2D×N_2D，则有M₀＝M_2D/M，N₀＝N_2D/N。

6.如权利要求4所述的测试图像，其特征在于，所述中心图形为正方形、圆形、菱形和五角星中的一种。

7.如权利要求4所述的测试图像，其特征在于，所述被串扰图像中，各组小图像的周围图形的灰度，由左至右由上至下沿Z字型依次等差变大或变小，其中，相邻两幅图像间的灰度差相等。